太阳能热水器工程_厂家讲解理论聚光比与理论集热温度(下篇)
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根据热力学第二定律,不仅提出了集热器聚光比的理论极限,也提出了集热温度的理论极限。假设环境温度为零度,接收器接收的太阳辐射功率为:
式中,Qr为接收器接收的太阳辐射功率,w;Ts为太阳表面的有效温度,x;”为聚光器反射镜的太阳反射比,无因次,,为聚光器透镜和接收器透明盖层的太阳透射比,无因次。
若选择θmax=(1/4)度,则对于三维聚光集热器,有:忽略接收器通过对流和传导散失于环境的热损失,则接收器的热损失功率为:
式中,QL为接收器的热损失功率,w;Tr为接收器表面的温度,K;εr为接收器表面
的发射率,无因次。
当Qr=QL时,可得集热温度的理论极限:
由于C/Cmax≤1,α/εr|Tt-Ta=1,因而Tr≤Ts。当θmax>(1/4)度,且太阳能热水器聚光集热器的有效能量收益为Qu时,则根据式(7.1)和式(7.2),可得理论的集热温度:
散射辐射不像直射辐射那样有一定的方向,所以必有一部分散射辐射落在采光角之外而不能被收集到。若假定在聚光器光孔上的散射辐射是各向同性,则经过分析推导可以证明,对于任何聚光集热器来说,投射到聚光器光孔上的散射辐射中至少有1/C可以到达接收器。
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